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BIOTECNOLOGIE APPL~I~ts'ATEPER.....•••
LA BONIFICA DI MTBE IN;-F)\LDA
UN SISTEMA EFFICACE E AD ELEVATA SO~~NU~JLITÀ
PER CONTRASTARE LA DIFFUSIONE SEJM~ !~~0PREOCCUPANTE DI MTBE NELLE ACQUE SOiT"'ERRA'~E'E
di Patrizia Pretto e Roberto Ricci*
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800
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Tempo (giorni)
Tempo (giorni)
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Tempo (aiorni)
Tempo (giorni)
Figura I Gralici di degradazione dei contaminanti in falda: per tutte le miscele di nutrientiprovate si noto una dimi-nuzione considerevole degli idrocorburi al settimo giorno, mentre MTBE e TAME risultano completamente degradaridopo 28 giorni per tre prove su quattro
Il Metil Ter Butil Etere (MTBE) è un composto organico di sintesi impiegato dagli
anni settanta come additivo per la benzi-
na per aumentarne il numero di ottani, in so
stituzione del piombo tetraetile. Tralasciando
la questione legata all'omesso inserimento
della concentrazione limite di tale composto
nelle tabelle di riferimento legislativo relativeai valori massimi di concentrazione dei conta
minati nelle matrici ambientali, le caratteristi
che di elevata mobilità e potenziale tossicità
del contaminante creano non poca preoccu
pazione e solo di recente sono state emanate
direttive che fissano la concentrazione di tale
composto in un limite di 1O ~g/I nelle falde
acquifere. L'MTBE, grazie all'elevata solubili
tà, si diffonde in aree molto estese, dove, in
mancanza di un processo di rimozione, esso
permane per lungo tempo. L'utilizzo ad uso
potabile o irriguo delle acque inquinate pro
voca l'ingresso del contaminante nella filiera
alimentare. Tale scenario, unito alla potenziale
tossicità del composto, sta assumendo pro
porzioni assai preoccupanti.
Le attuali biotecnologie, caratterizzate daelevata sostenibilità ambientale ed economi
ca, rappresentano un sistema efficace per la
soluzione di problematiche di contaminazioni considerate difficili da risanare. Biosearch
Ambiente, nel corso di dieci anni di attività, ha
sviluppato una notevole esperienza in tecniche di biorisanamento di sostanze recalcitran
ti come, appunto, l'MTBE.
Il caso specifico descritto nel presente articolo
48 eco Anno4-Numero13
riguarda un evento di contaminazione causa
to dal ribaltamento di una cisterna contenente
benzina verde. Per risolvere la problematica di
contaminazione è stato immediatamente pre
disposto un intervento di messa in sicurezza
d'emergenza, consistente nel pompaggio e
nel trattamento dell'acqua di falda inquina
ta, mentre successivamente è stato allestito
un sistema di bonifica, tramite tecnologia Air
Sparging e Soil Vapor Extraction.
Dopo circa due anni e mezzo di trattamento la
contaminazione era fortemente diminuita, male concentrazioni in falda risultavano comun-
M1
que elevate: 905 ~g/I per il parametro idrocar·
buri totali, 175 ~g/I per il parametro MTBE.
Il perdurare della contaminazione, ha portatoalla ricerca di soluzioni alternative con il coin
volgi mento di Biosearch Ambiente che,alfinedi valutare la fattibilità di un intervento biotec
nologico, ha provveduto ad eseguire un"Testin microcosmo".
TEST IN MICROCOSMONell'ambito del Test, svolto presso illaborato
rio di microbiologia ambientale e molecolare
di Biosearch Ambiente, sono stati utilizzati
M2
CONTAMINANTE GIORNO 123 GIORNO 184(~g/I)
Tabella l. Concentrazioni di idrocarburi volati/i, totali, TBA e TAME misurate in
campo dopo 123 e 184 giorni dall'aggiunto dei nutrienti: come si può vedere,
tuffi i contaminanti sono assenti tranne 37119/1 di idrocarburi totali in 52 o vol
le dello sorgente iniziale di contaminazione, che risultano comunque azzerati
nell'analisi successiva. 5i riportano qui anche le analisi eseguite su acqua prele
va/o do 53 per confermare /0 totale assenza di inquinanti anche in questo punto
per 35 giorni, durante i quali è stata monitora
ta la diminuzione di idrocarburi totali, MTBE
e TAME (Ter Amil Metil Etere), altro composto
aggiunto alla benzina verde, come riportato
nella Figura 1. Dopo una settimana dall'inizio
del Test si è rilevata una repentina diminuzione
degli idrocarburi totali, che rallenta in seguito,
ma prosegue fino al trentacinquesimo giornoottenendo un abbattimento di circa il 70-80%
per tutte le linee testate. Gli idrocarburi ancora
presenti al termine del Test sono probabilmen
te rappresentati da policiclici o lineari ramifi
cati, più recalcitranti alla degradazione e che
necessitano di più tempo per essere biode
gradati. L'MTBE e il TAME subiscono inveceun iniziale aumento in soluzione, in concomi
tanza con la diminuzione degli idrocarburi, per
poi essere abbattuti totalmente entro il giorno
28 dall'inizio dell'esperimento, ad eccezione
di quanto è accaduto nella prova Meg, dove lasoluzione adottata è stata inefficace.
Questo andamento della concentrazione
dell'MTBE si spiega con il fatto che la solu
bilità in acqua di questi composti compete
con quella nella fase idrocarburica indisciolta
in falda e, al diminuire della concentrazione di
benzina dovuto al metabolismo batterico, si
verifica un aumento dei composti ossigenati,
quale appunto l'MTBE, in acqua.
Dai grafici riportati nella Figura 1, è possibile
osservare come la mag
gior parte degli idrocarburi contenuti nella ben
zina vengano demoliti
con facilità dai microrganismi se sono create le
condizioni nutrizionali e
chimico-fisiche ottimali,
mentre, al contrario,
MTBE e TAME vengono
biodegradati in un se
condo tempo e soltanto
in seguito alla completa
scomparsa degli idro
carburi leggeri e non ramificati.
All'inizio e alla fine della
prova è stata misura
ta anche la presenza di
TBA (Ter Butil Alcol) in
quanto questo prodotto,
APPLICAZIONE IN CAMPONella Figura 2 è rappresentata l'area di inter
vento, caratterizzata da una matrice permea
bile che ha permesso la percolazione diretta
del contaminante in falda, in corrispondenza
del punto di sversamento, posto a monte del
punto 81. Gli altri punti di monitoraggio 82 ed
83 sono posti a valle idrogeologica come indicato dalla freccia blu.
Sulla base degli ottimi risultati ottenuti nel Test
in microcosmo è stato organizzato l'intervento
in campo, eseguito mediante iniezione diretta
delle miscele di nutrienti in falda, tramite spar
gimento sull'area di terreno contaminato. La
miscela M2, che ha fornito i migliori risultati in
termini di efficienza e sostenibilità, è stata dilu
ita in abbondante acqua secondo le quantità
indicate dalla prova in microcosmo e distribuita
in un raggio di circa 10m attorno al punto S1.
Lo spargimento è stato eseguito per tre volte,
in un periodo complessivo di tre mesi, mentre
il monitoraggio è proseguito per sette mesi,dimostrando un abbattimento totale sia dei
composti ossigenati (cfr Figura 3), che degli
idrocarburi (anche policiclici e ramificati più
recalcitranti) entro 3-5 mesi, come riportato
in Tabella 1. AI momento dello spargimento in
campo della miscela di nutrienti formulata in la
boratorio, la concentrazione misurata di MTBE
in S1 era di 131 ~g/I ed è aumentata fino a 840
Figura 2. Piezometri eseguiti in campo e loro posi
zione rispetto al flusso di falda e alla presenza degli
inquinanti
che è cancerogeno, può formarsi dalla degra
dazione incompleta deIl'MTBE. L'assenza di
tale composto, durante tutto l'esperimento,testimonia che non c'è stata formazione di
sostanze tossiche nell'ambito dell'applicazio
ne tecnologica.
<1
<1
<1
<1
<1
<1
<1
83
<10
<1
<1
<1
<1
<1
<1
<1
82
<10
<1
<1
<1
<1
<1
<1
81
<1
<10
818283
Benzene
<1<1<1
Toluene
<1<1<1
Etilbenzene
<1<1<1
Xilene
<1<1<1
Idrocarburi totali
<1037<10
MTBE
<1<1<1
TAME
<1<1<1
TBA
<1<1<1
piccoli quantitativi di suolo e acqua inquinati,
provenienti dal sito oggetto di indagine: questisono stati trattati con miscele diverse di micro
e macro nutrienti e altri elementi atti a favori
re lo sviluppo della flora microbica in grado di
degradare i contaminanti.
Questo metodo permette di creare in scala dilaboratorio le condizioni che verranno succes
sivamente applicate sulle aree da bonificare. I
nutrienti utilizzati sono totalmente atossici perl'uomo e l'ambiente e non lasciano nessun
tipo di residuo, così come la flora microbica
composta da organismi ambientali, non peri
colosi per la salute umana e che decrescono
a bonifica ultimata. I nutrienti impiegati dipen
dono dalla natura degli inquinanti da trattare
e la miscela che verrà utilizzata nella prova in
campo è quella che ha dato i migliori risultatinell'abbattimento di concentrazione dei con
taminanti testati.
L'acqua della falda contaminata proveniente
dal sito in questione è stata trasportata in la
boratorio per l'allestimento di quattro micro
cosmi (M1, M2, M3 e Meg) ognuno dei qualiconteneva una miscela di nutrienti diversa e
un potenziale redox controllato. Il campione
presentava un sottilissimo strato oleoso e iri
descente in superficie e un caratteristico odo
re di carburante. Le prove sono state condotte
mantenendo la temperatura della falda a 16°C
49
900
800
700
- 600..j
~500
~ 400
ii 300
200
100
O
O 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
900
800
700
= 600
~ 500
~ 400...:lE 300
200
100
O
O 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
tempo (giorni)
Figura 3. Abbattimento della concentrazione di MTBE nei piezometri 5 l (a sinistra) e 52 (a destra)
tempo (giorni)
I-Ig/Ial trentaseiesimo giorno. Questo fenome
no, esattamente come avvenuto nell'ambito
del Test in microcosmo, testimonia una mas
siccia degradazione degli idrocarburi con ri
lascio di MTBE in soluzione acquosa, il quale
però subisce una successiva rapida diminuzio
ne, come attestato dall'analisi al novantaseie
simo giorno. Dopo 123 giorni il composto non
è più presente in falda, risultato che, conferma
to dopo 180 giorni, testimonia il suo definitivo
abbattimento nel punto più vicino all'inizialefonte di contaminazione.
Per 82 il risultato ottenuto è simile: dopo un
iniziale aumento verificatosi al giorno 96 di 159
I-Ig/I (le analisi del trentaseiesimo giorno non
sono pervenute), si ha una diminuzione che
continua fino al giorno 186 in cui si registrano
21 I-Ig/I,segno che anche la contaminazione avalle, non solo è stata drasticamente diminuita,
ma continua a calare dopo tre mesi dall'ultima
aggiunta di nutrienti. Un'eliminazione più rapi
da e totale di tutti gli inquinanti può essere ot
tenuta aumentando l'area e la frequenza degli
spargimenti delle miscele detossificanti.
CONCLUSIONII risultati ottenuti per la bonifica del sito in
questione testimoniano che le biotecnologie
applicate al contesto ambientai e (bioreme
diation) costituiscono un sistema efficace ed
economicamente sostenibile, che può essereaffiancato ai tradizionali metodi di messa in
sicurezza e trattamento per risolvere problemi
di inquinamento in modo rapido e con impattoambientale nullo.
* Biosearch Ambiente s.r.l.